(57)【要約】【課題】  半導体チップの高精度位置決めとワイヤ長さの一定化。【解決手段】  上面に四角形の窪みを有する配線基板と、配線基板の上面に形成され所定部がワイヤ接続用のボンディングパッドとなる複数の配線と、配線基板の上面の窪み内に固定され上面に電極を複数有する四角形の半導体チップと、電極とボンディングパッドを電気的に接続する導電性のワイヤとを有する半導体装置であって、窪みの内周面の４辺のうち隣り合う２辺は斜面となっている。窪み内に固定される半導体チップは窪み内に収容される際斜面を滑落して斜面に対面する辺に当接して位置決めされ、所定の前記電極とこの所定の電極と前記ワイヤを介して接続される所定の前記ボンディングパッドとの距離が所定の寸法誤差内になるように構成されている。前記半導体チップには増幅回路の最終増幅段を構成するトランジスタが形成され、出力用電極に接続されるワイヤ長さは所定誤差内の長さになり、高周波特性が安定化する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に四角形の窪みを有する配線基板と、
前記配線基板の上面に形成され所定部がワイヤ接続用のボンディングパッドとなる複数の配線と、
前記配線基板の上面の前記窪み内に固定され上面に電極を複数有する四角形の半導体チップと、
前記電極と前記ボンディングパッドを電気的に接続する導電性のワイヤとを有する半導体装置であって、
前記窪みの内周面の４辺のうち少なくとも１辺は斜面となっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記窪みの内周面の４辺のうち隣り合う２辺は斜面となっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記窪みの内周面の４辺のうちの１辺または隣り合う２辺が前記斜面となり、この斜面に対面する辺が略垂直状に延在する壁面になっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記窪み内に固定される前記半導体チップは前記窪み内に収容される際前記斜面を滑落して前記斜面に対面する辺に当接して位置決めされ、所定の前記電極とこの所定の電極と前記ワイヤを介して接続される所定の前記ボンディングパッドとの距離が所定の寸法誤差内になるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップには増幅回路の最終増幅段を構成するトランジスタが形成され、前記トランジスタの出力用の電極とこの出力用の電極に前記ワイヤを介して接続される前記ボンディングパッドとの距離が前記所定の寸法誤差内になるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に係わり、特に高周波増幅回路を形成した半導体チップを封止体に封止した半導体装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機に組み込まれる高周波電力増幅装置（高周波電力増幅モジュール）は、セラミック基板（配線基板）の上面に表面実装型部品や半導体チップを搭載している。表面実装型部品は、チップ抵抗，チップコンデンサ，チップインダクタ等の受動部品である。また、半導体チップにはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect-Transistor ）等のトランジスタが形成されている。高周波電力増幅装置においては、複数のトランジスタが縦列接続されて多段構成の増幅回路が形成されている。半導体チップの上面の電極とセラミック基板の上面の配線のボンディングパッドは導電性のワイヤで接続されている。また、四角形の半導体チップはセラミック基板の上面に設けた四角形の窪み内に固定されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１１６０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体チップを窪み内に固定する構造の高周波電力増幅装置では、窪みの大きさは基板製造ばらつき、半導体チップ搭載ばらつき等を考慮することから、半導体チップの大きさに対しある一定のクリアランス（隙間）を有する構造になっている。
【０００５】
しかし、このクリアランスの存在によって、窪み内に固定された半導体チップの搭載位置がばらつく。このばらつきは半導体チップの出力用の電極に接続されるワイヤの長さのばらつきを引き起し、インダクタンスのばらつきとなって高周波特性が変動する。
【０００６】
本発明の一つの目的は、半導体チップを高精度に位置決めできる半導体装置を提供することにある。
本発明の一つの目的は、半導体チップの電極に接続するワイヤの長さを高精度に決定できる半導体装置を提供することにある。
本発明の一つの目的は、高周波特性を向上できる高周波電力増幅装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【０００８】
（１）上面に四角形の窪みを有する配線基板と、前記配線基板の上面に形成され所定部がワイヤ接続用のボンディングパッドとなる複数の配線と、前記配線基板の上面の前記窪み内に固定され上面に電極を複数有する四角形の半導体チップと、前記電極と前記ボンディングパッドを電気的に接続する導電性のワイヤとを有する半導体装置であって、前記窪みの内周面の４辺のうち隣り合う２辺は斜面となっていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記斜面に対面する辺が略垂直状に延在する壁面になっている。また、前記窪み内に固定される前記半導体チップは前記窪み内に収容される際前記斜面を滑落して前記斜面に対面する辺に当接して位置決めされ、所定の前記電極とこの所定の電極と前記ワイヤを介して接続される所定の前記ボンディングパッドとの距離が所定の寸法誤差内になるように構成されている。前記半導体チップには増幅回路の最終増幅段を構成するトランジスタが形成され、前記トランジスタの出力用の電極とこの出力用の電極に前記ワイヤを介して接続される前記ボンディングパッドとの距離が前記所定の寸法誤差内になるように構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記（１）の手段によれば、（ａ）四角形の窪み内に四角形の半導体チップが入れられて固定されるが、窪みの内周面の４辺のうち隣り合う２辺は斜面となり、また、前記斜面に対面する辺が略垂直状に延在する壁面になっている。従って、前記半導体チップは前記窪み内に収容される際前記斜面を滑落して前記斜面に対面する辺に当接して位置決めされる。実施例の場合、窪みの内周面の４辺のうち隣り合う２辺は斜面となっていることから、半導体チップはこの隣り合う２辺を滑落することになり、残りの隣り合う２辺のなす角部に向かって移動し、残りの２辺に当たって停止し、位置決めされることになる。この結果、半導体チップは高精度に位置決めされ、半導体チップの所定の電極とこの所定の電極とワイヤを介して接続される所定のボンディングパッドとの距離が所定の寸法誤差内になり、ワイヤ長さが一定長さ域に納まるため、ワイヤのインダクタンスが所定の寸法誤差内になり、半導体装置の特性が安定する。
【００１１】
（ｂ）上記（ａ）において、前記半導体チップに増幅回路の最終増幅段を構成するトランジスタが形成されている場合、前記トランジスタの出力用の電極とこの出力用の電極に前記ワイヤを介して接続される前記ボンディングパッドとの距離が前記所定の寸法誤差内になるように構成される。従って、最終増幅段を構成するトランジスタの出力用の電極に接続されるワイヤの長さは所定誤差内の長さとなり、ワイヤのインダクタンスが所定の寸法誤差内となり、高周波特性が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１３】
図１乃至図６は本発明の実施例１である半導体装置に係わる図である。本実施例１では、搬送周波数が１．９ＧＨｚとなるＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）方式の携帯電話機の送信用高周波電力増幅装置の製造に本発明を適用した例について説明する。
【００１４】
半導体装置１は高周波電力増幅装置１であり、図２に示すように、配線基板（モジュール基板）２と、この配線基板２の上面を覆う絶縁性樹脂で形成される封止体３とからなり、外観的には偏平な矩形体（立方体）構造になっている。配線基板２と封止体３によってパッケージ４が形成されている。
【００１５】
また、高周波電力増幅装置（高周波電力増幅モジュール）１の下面（底面）には、図３に示すように外部電極端子５が複数設けられている。外部電極端子５は、入力端子Ｐin、出力端子Ｐout 、電源電位端子Ｖdd、制御端子Ｖapc 、基準電位（ＧＮＤ）端子等を構成する。濃い黒い部分で囲まれる５個の外部電極端子５はＧＮＤ端子である。
【００１６】
このような高周波電力増幅装置１の等価回路は、図４のようになっている。この等価回路で示される増幅回路は、複数のトランジスタを順次縦列接続した３段構成になっている。各トランジスタは増幅段を構成する。トランジスタＱ１は第１増幅段（初段増幅器）となり、トランジスタＱ２は第２増幅段（次段増幅器）となり、トランジスタＱ３，Ｑ４は第３増幅段（最終増幅器：最終増幅段）となっている。最終増幅段（出力段）では出力を増大させるため並列に二つのトランジスタＱ３，Ｑ４を接続する電力合成構成になっている。トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect-Transistor ）が使用されている。
【００１７】
この増幅回路においては、各トランジスタの入出力信号を制御するために各部に入力整合回路、出力整合回路、段間整合回路、バイアス回路が設けられ、さらにはノイズフイルター等の回路が設けられている。これらの回路はコンデンサ（Ｃ１〜Ｃ１３），バイパスコンデンサ（ＣＢ１，ＣＢ２），抵抗（Ｒ１〜Ｒ５），インダクタＬによって形成されている。なお、回路図で示す細い長方形部分はマイクロストリップラインを示す。
【００１８】
本実施例では２個の半導体チップが使用される。一つの半導体チップ（チップ１）には、トランジスタＱ１，Ｑ２及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４がモノリシックに形成されている（図４参照）。チップ１においては、少なくともａ〜ｆで示す電極（パッド電極）を有し、これらパッド電極に接続されるワイヤを介して配線基板２の上面に設けられた配線のボンディングパッドに電気的に接続されるようになる。
【００１９】
他の半導体チップ（チップ２）には、最終増幅段を構成するトランジスタＱ３，Ｑ４及び抵抗Ｒ５がモノリシックに形成されている（図４参照）。チップ２においては、少なくともｈ〜ｊで示す電極（パッド電極）を有し、これらパッド電極に接続されるワイヤを介して配線基板２の上面に設けられた配線のボンディングパッドに電気的に接続されるようになる。図４で示すｉ，ｊで示す端子（パッド電極）が最終増幅段を構成するトランジスタＱ３，Ｑ４の出力用の電極となり、この出力用の電極に接続されるワイヤの長さを所定誤差内にすることが高周波電力増幅装置１の高周波特性を良好に維持することになる。従って、チップ２の半導体チップを高精度に位置決めして固定することが重要になる。
【００２０】
図５はチップ２を構成する半導体チップ１０が搭載された配線基板２の一部を示す模式図である。半導体チップ１０の上面にはワイヤを接続するための電極（パッド電極）１１が複数設けられている。図５において、特に限定はされないが、電極１１は左右に８個づつ配置されている。右上側の４個の電極１１がトランジスタＱ３の出力用の電極１１ａであり、右下側の４個の電極１１がトランジスタＱ４の出力用の電極１１ａである。四角形（長方形）の半導体チップ１０は、半導体チップ１０に相似形となる窪み１５内に固定される。窪み１５は半導体チップ１０よりも大きくなり、四角形の隣り合う２辺の内周面は斜面１６になっている。即ち、窪み１５の開口側の寸法に比較して窪み１５の底の寸法が狭くなるような傾斜面になっている。図６は図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図であり、左側に斜面１６が示されている。図５において点々を施した領域が斜面１６である。図５に示すように、上辺と左辺の内周面が斜面１６を構成し、これら斜面１６に対面する下辺及び右辺の内周面は、図６に示すように、略垂直状に延在する壁面（垂直面）になっている。そして、この下辺及び右辺の内周面が半導体チップの固定位置を決める基準面となる。
【００２１】
従って、窪み１５内に半導体チップ１０を落下供給すると、図１に示すように、落下する半導体チップ１０はその一部を斜面１６上を滑動落下することになる。窪み１５の隣り合う２辺の内周面が斜面１６となることから、半導体チップ１０は平面の２方向が制御されることになり、半導体チップ１０は図５の矢印に示すように窪み１５の下辺と右辺との角部ｐに向かって進み、半導体チップ１０の２辺を位置決めの基準面となる下辺と右辺の内周面に当接して停止することになる。これにより、半導体チップ１０は高精度の位置決めが可能になる。その後、予め窪み１５の底あるいは半導体チップ１０の下面に付着させておいた接着剤（省略）によって半導体チップ１０を窪み１５の底面に固定する。
【００２２】
その後、図５に示すように、配線基板２の上面に設けた配線２０のボンディングパッド２１と、半導体チップ１０の電極１１を導電性のワイヤ２２で接続する。このワイヤボンディングにおいて、出力用の電極１１ａとボンディングパッド２１とを接続するワイヤ２２の長さは所定誤差内の寸法になる。例えば、出力用の電極１１ａとボンディングパッド２１とを接続するワイヤ２２の長さをＬとすれば、接続されたワイヤの長さはＬ±20μｍとなる。
【００２３】
なお、図６に示すように、半導体チップ１０のばらつきを見込んで窪み１５の底の寸法は半導体チップ１０の寸法に比較してα程大きく形成されている。βが従来の余裕寸法であり、本実施例のαに比較して充分大きい。一例を上げるならば、αは20μｍ、βは100μｍ程度である。
これにより、出力用の電極１１ａに接続されるワイヤ２２のインダクタンスは所定誤差内になり、高周波電力増幅装置１の高周波特性が安定する。
【００２４】
本実施例１によれば以下の効果を有する。
（１）四角形の窪み１５内に四角形の半導体チップ１０が入れられて固定されるが、窪み１５の内周面の４辺のうち隣り合う２辺は斜面１６となり、また、斜面１６に対面する辺が略垂直状に延在する壁面になっている。従って、半導体チップ１０は窪み１５内に収容される際斜面１６を滑落して斜面１６に対面する辺に当接して位置決めされる。実施例１の場合、窪み１５の内周面の４辺のうち隣り合う２辺は斜面１６となっていることから、半導体チップ１０はこの隣り合う２辺の斜面１６を滑落することになり、残りの隣り合う２辺のなす角部に向かって移動し、残りの２辺に当たって停止し、位置決めされることになる。この結果、半導体チップ１０は高精度に位置決めされ、半導体チップ１０の所定の電極１１とこの所定の電極１１とワイヤ２２を介して接続される所定のボンディングパッド２１との距離が所定の寸法誤差内になり、ワイヤ長さが一定長さ域に納まるため、ワイヤのインダクタンスが所定の寸法誤差内になり、半導体装置１０の特性が向上しかつ安定する。
【００２５】
（２）上記（１）において、半導体チップ１０に増幅回路の最終増幅段を構成するトランジスタが形成されていることから、前記トランジスタの出力用の電極１１ａとこの出力用の電極１１ａにワイヤ２２を介して接続されるボンディングパッド２１との距離が所定の寸法誤差内になるように構成される。従って、最終増幅段を構成するトランジスタの出力用の電極１１ａに接続されるワイヤ２２の長さは所定誤差内の長さとなり、ワイヤのインダクタンスが所定の寸法誤差内となり、高周波特性が向上しかつ安定する。
【実施例２】
【００２６】
図７は本発明の実施例２である高周波電力増幅装置の最終増幅段を構成するトランジスタを有する半導体チップを含むモジュール基板の一部の平面図である。本実施例２は実施例１の高周波電力増幅装置１において、最終増幅段を構成するトランジスタＱ３，Ｑ４を形成した半導体チップ１０を窪み１５内に固定する場合、実施例１の場合は隣り合う２辺の内周面を斜面１６としてあるが、１辺の内周面のみを斜面１６としたものである。そして、出力用の電極１１ａが位置する側の半導体チップ１０の１辺が、前記斜面１６に対面する垂直壁に当接して位置決めするようにしたものである。図７では、窪み１５の底において、半導体チップ１０の左右に隙間（クリアランス）が存在する図面としてあるが、この合計のクリアランス長さは、実施例１の場合と同様にαである。
【００２７】
本実施例２の高周波電力増幅装置１においても、出力用の電極１１ａに接続されるワイヤ２２の長さも所定誤差内の寸法（最も長いワイヤの長さはＬ＋αとなる）となり、ワイヤのインダクタンスを所定誤差内とすることができ、高周波特性が向上し、かつ安定する。
【実施例３】
【００２８】
図８及び図９は本発明の実施例３である高周波電力増幅装置に係わる図である。図８は高周波電力増幅装置の最終増幅段を構成するトランジスタを有する半導体チップを含むモジュール基板の一部の平面図、図９は図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【００２９】
本実施例３は実施例１の高周波電力増幅装置１において、最終増幅段を構成するトランジスタＱ３，Ｑ４を形成した半導体チップ１０を窪み１５内に固定する場合、実施例１の場合は隣り合う２辺の内周面を斜面１６としてあるが、対面する２辺の内周面を斜面１６としたものである。斜面１６を設ける辺はワイヤを引き出す側であり、半導体チップ１０の出力用の電極１１ａに接続されるワイヤ２２はこの一方の斜面１６を交差するように延在する。
【００３０】
半導体チップ１０は対面する一対の斜面１６に案内される結果、図８及び図９に示すように、窪み１５の中心に半導体チップ１０の中心が位置するような位置決めが行われる。図８及び図９では、窪み１５の底において、半導体チップ１０の左右に隙間（クリアランス）が存在する図面としてあるが、この合計のクリアランス長さは、実施例１の場合と同様にαである。図９では、窪み１５の中心に半導体チップ１０の中心が位置した状態としてあることから、半導体チップ１０の両側のクリアランスはそれぞれα／２となる。
【００３１】
本実施例３の高周波電力増幅装置１においても、出力用の電極１１ａに接続されるワイヤ２２の長さも所定誤差内の寸法（最も長いワイヤの長さはＬ＋αとなる）となり、ワイヤのインダクタンスを所定誤差内とすることができ、高周波特性が向上し、かつ安定する。
【実施例４】
【００３２】
図１０は本発明の実施例４である高周波電力増幅装置に係わる図である。図１０は高周波電力増幅装置の最終増幅段を構成するトランジスタを有する半導体チップを含むモジュール基板の一部の平面図である。
【００３３】
本実施例４は実施例１の高周波電力増幅装置１において、最終増幅段を構成するトランジスタＱ３，Ｑ４を形成した半導体チップ１０を窪み１５内に固定する場合、実施例１の場合は隣り合う２辺の内周面を斜面１６としてあるが、窪み１５の全ての辺、即ち４辺の内周面を斜面１６としたものである。半導体チップ１０の出力用の電極１１ａに接続されるワイヤ２２は斜面１６を交差するように延在する。
【００３４】
図１０に示すように、四角形の窪み１５の４辺が斜面１６となり、これら斜面１６が半導体チップ１０を窪み１５の中心に案内する傾斜面になっていることから、窪み１５内に入れられた半導体チップ１０は窪み１５の中心に半導体チップ１０の中心が向かうような動きをして窪み１５上に位置決めされる。
【００３５】
図１０では、窪み１５の底において、半導体チップ１０の各辺の外側に隙間（クリアランス）が存在する図面としてあるが、出力用の電極１１ａに接続されるワイヤ２２の延在方向の合計のクリアランス長さは、実施例１の場合と同様にαである。
【００３６】
本実施例４の高周波電力増幅装置１においても、出力用の電極１１ａに接続されるワイヤ２２の長さも所定誤差内の寸法（最も長いワイヤの長さはＬ＋αとなる）となり、ワイヤのインダクタンスを所定誤差内とすることができ、高周波特性が向上し、かつ安定する。
【００３７】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１である半導体装置の製造におけるチップボンディング状態を示す模式的断面図である。
【図２】本実施例１の半導体装置（高周波電力増幅装置）の外観を示す斜視図である。
【図３】前記高周波電力増幅装置の底面図である。
【図４】前記高周波電力増幅装置の等価回路図である。
【図５】前記高周波電力増幅装置において、最終増幅段を構成するトランジスタを有する半導体チップを含むモジュール基板の一部の平面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ線に沿う一部の断面図である。
【図７】本発明の実施例２である高周波電力増幅装置の最終増幅段を構成するトランジスタを有する半導体チップを含むモジュール基板の一部の平面図である。
【図８】本発明の実施例３である高周波電力増幅装置の最終増幅段を構成するトランジスタを有する半導体チップを含むモジュール基板の一部の平面図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ線に沿う一部の断面図である。
【図１０】本発明の実施例４である高周波電力増幅装置の最終増幅段を構成するトランジスタを有する半導体チップを含むモジュール基板の一部の平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…半導体装置（高周波電力増幅装置）、２…配線基板、３…封止体、４…パッケージ、５…外部電極端子、１０…半導体チップ、１１…電極、１１ａ…出力用の電極、１５…窪み、１６…斜面、２０…配線、２１…ボンディングパッド、２２…ワイヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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